Автор: Переходов Александр Игоревич

Рубрика: Информатика

Опубликовано в Молодой учёный №7 (54) июль 2013 г.

Статья просмотрена: 67 раз

Библиографическое описание:

Переходов А. И. Анализ программных средств MathWorks MATLAB&Simulink для синтеза поведенческих моделей узлов сенсорных сетей // Молодой ученый. — 2013. — №7. — С. 32-34.

В рамках концепции сенсорных сетей [1,2,3,4], представляющих собой сеть интеллектуальных датчиков, объединённых посредством радиоканала, необходимо создать пакет расширений программных средств MathWorks MATLAB&Simulink [5] для синтеза поведенческих моделей узлов сенсорных сетей.

Так как направление имеет большие перспективы развития, то жизненный цикл и его поддержка является актуальным вопросом. Сопровождение должно осуществляться из среды которое поддерживает все стадии жизненного цикла. Для такой работы актуальной является среда MathWorks MATLAB&Simulink, а так же пакеты расширений к ней.

Актуальность проекта заключается в отсутствии аналитических сравнительных данных по существующим компонентам MathWorks MATLAB&Simulink, а также необходимость проведения анализа для реализации собственного пакета расширений на основе существующих компонентов MathWorks MATLAB&Simulink.

Для достижения поставленной цели был выбран подход модельно — ориентированного проектирования, как метод для решения комплекса задач в рамках единой среды разработки на платформе MATLAB&Simulink.

Пакет расширения работы для целевого оборудования (ПРРЦО, target,таргет) — пакет, необходимый для реализации функциональности среды Matlab&Simulink для работы с той или иной целевой платформой. ПРРЦО позволяет использовать новые функции для работы с определенным оборудованием.

Каждый ПРРЦО имеет индивидуальный набор необходимых для работы компонентов, но обязательными являются:

-          основной набор файлов таргета (.m,.tlc);

-          библиотека блоков Simulink;

-          исходный код специфичных функций оборудования;

-          cкрипты автоматизированной установки и настройки.

Спроектированная модель Simulink имеет возможность запускаться в различных режимах работы, включающих моделирование (Simulation) и 3 режима работы с оборудованием.

1.         Simulation. Цель — проверка алгоритмов. С помощью этого режима проводят верификацию модели на уровне математической абстракции без взаимодействия с оборудованием.

2.         Standalone — режим автономной работы на оборудовании. Позволяет синтезировать и доставлять код на целевое оборудование для его автономной работы без MATLAB.

3.         PIL — режим, позволяющий тестировать работу в цикле пошагово, используя программные и аппаратные средства отладки, который осуществляется в режиме модельного времени.

4.         External Mode — режим, дающий возможность работать с оборудованием в модельном времени, но требует наличие больших ресурсов памяти за счет добавления клиент — серверного взаимодействия. При этом критичным становится объем оперативной памяти на целевой платформе и тип соединения с персональным компьютером.

Анализу будут подвержены такие пакеты расширений как: Arduino Target [6], BeagleBoard Target [7], Digilent Atlys Target [8], dSPACE ACE Kits Target [9], LEGO MINDSTORMS NXT Target [10].

В ходе работы был проведен анализ таргетов на предмет доступности исходного кода (таблица 1).

Таблица 1

Доступность исходного кода

Платформа

Открыт

Закрыт

Arduino (до 2012 г.)

+

Arduino (после 2012 г.)

+

BeagleBoard (до 2012 г)

+

BeagleBoard (после 2012 г)

+

LEGO MINDSTORMS NXT (до 2012 г)

+

LEGO MINDSTORMS NXT (после 2012 г)

+

dSPACE ACE Kits

+

Как следует из представленных данных, после 2012 года для большинства платформ исходный код был закрыт.

В ходе работы был проведен анализ доступности режимов работы (таблица 2).

Таблица 2

Доступность режимов работы

Платформа

Simulation

Standalone

PIL

External Mode

Arduino (до 2012 г.)

+

+

+

Arduino (после 2012 г.)

+

+

+

+

(включая Arduino MEGA)

BeagleBoard (до 2012 г)

+

+

+

+

BeagleBoard (после 2012 г)

+

+

+

+

LEGO MINDSTORMS NXT (до 2012 г)

+

+

LEGO MINDSTORMS NXT (после 2012 г)

+

+

+

dSPACE ACE Kits

+

+

+

Как следует из представленных данных, все эти платформы позволяют работать в режимах Simulation и Standalone, а вот режимы PIL и External Mode доступны не для всех.

На основе существующих компонентов MathWorks Matlab&Simulink необходимо разработать собственный пакет расширений, создать библиотеку блоков для пакета расширений, а также систему установки пакета. Этот пакет расширений должен позволить нам реализовать все режимы работы с использованием программатора.

В перспективе работы на проектом необходимо разработать концепции устранения недостатка объема ресурсов микропроцессора сенсорных сетей для работы в режиме External Mode, а также собственный пакет расширений на основе существующих компонентов MathWorks MATLAB& Simulink, провести синтез моделей узлов сенсорных сетей с их постоянной верификацией и тестированием.

Литература:

1.         Володин К. И., Применение модельно-ориентированного подхода при сквозном проектировании адаптивных распределенных сенсорных сетей, // Инновационные технологии в экономике, информатике и медицине. VIII Межрегиональная научно-практическая конференция студентов и аспирантов. Сборник статей. — Пенза: Изд-во Пенз. гос. технол. акад.,2011. — 266 с.

2.         Володин К. И., Интеграция беспроводных сенсорных сетей с сетями стандарта IEEE 802.11x и сетями сотовой связи // Тезисы XII Всероссийского симпозиума по прикладной и промышленной математике (осенняя открытая сессия) (Сочи — Адлер, 1–8 октября 2011 г.)

3.         Володин К. И., Интеллектуальная информационная система удаленных измерений для сбора и анализа мета-информации о работе беспроводных сенсорных сетей // Тезисы XII Всероссийского симпозиума по прикладной и промышленной математике (осенняя открытая сессия)(Сочи — Адлер, 1–8 октября 2011 г.)

4.         Володин К. И., Переходов А. И. Разработка макета поведенческой модели устройства сопряжения модельного и натурного экспериментов в рамках синтеза адаптивных распределенных сенсорных сетей // Современные информационные технологии: Труды международной научно-технической конференции.- Пенза: ПГТА, 2012.

5.         Официальный сайт компании MathWorks [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.mathworks.com/, свободный.

6.         Официальный сайт компании MathWorks / Раздел academia/ [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.mathworks.com/academia/arduino-software/, свободный.

7.         Официальный сайт компании MathWorks / Раздел academia/ [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.mathworks.com/academia/beagleboard/, свободный.

8.         Официальный сайт компании MathWorks / Раздел academia/ [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.mathworks.com/academia/digilent-atlys/, свободный.

9.         Официальный сайт компании MathWorks / Раздел academia/ [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.mathworks.com/academia/dspace/, свободный.

10.     Официальный сайт компании MathWorks / Раздел academia/ [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.mathworks.com/academia/lego-mindstorms-nxt-software/, свободный.

Основные термины (генерируются автоматически): сенсорных сетей, узлов сенсорных сетей, моделей узлов сенсорных, пакет расширений, беспроводных сенсорных сетей, основе существующих компонентов, собственный пакет расширений, концепции сенсорных сетей, пакета расширений, автономной работы, пакеты расширений, поведенческих моделей узлов, синтеза поведенческих моделей, режимов работы, сенсорных сетей с их, сенсорных сетей с сетями, микропроцессора сенсорных сетей, пакет расширений программных, распределенных сенсорных сетей, ходе работы.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос